Seminarprogramm »Optische 3D-Messtechnik«

Einführung in das Seminar

Dipl.-Ing. Michael Sackewitz, Fraunhofer-Geschäftsbereich Vision, Fürth

Verfahren der optischen 3D-Messtechnik, Teil 1: Makrogeometrien

Dr. Peter Kühmstedt, Fraunhofer IOF, Jena

Triangulationsverfahren – Lichtschnitt – Musterprojektion – Streifenprojektion – Laufzeitverfahren – Stereoverfahren – Grundlagen – Beschreibung – Vor- und Nachteile – Abgrenzung zu anderen Verfahren – Messgenauigkeiten – Messunsicherheiten

Verfahren der optischen 3D-Messtechnik, Teil 2: Mikrogeometrien

Caroline Girmen M.Sc., Fraunhofer IPT, Aachen

Konfokale Verfahren – Weißlichtinterferometrie – Grundlagen – Funktion – Vor- und Nachteile – Abgrenzung zu anderen Verfahren

Normen, Richtlinien und Normale in der optischen 3D-Messtechnik

Dr. Ulrich Neuschaefer-Rube, Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB, Braunschweig

Nutzen der Normung – ISO-Normen und VDI/VDE-Richtlinien zu Annahme- und Bestätigungsprüfungen von 3D-Messsystemen – Normenreihe DIN EN ISO 10360: Annahme- und Bestätigungsprüfung Koordinatenmessgeräte – VDI/VDE-Richtlinienreihe 2617: Genauigkeit Koordinatenmessgeräte – VDI/VDE-Richtlinienreihe 2634: Optische 3D-Messsysteme

In-Prozess-Qualitätsprüfung unter Nutzung optischer 3D-Messtechnik – eine Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0

Dr.-Ing. Dirk Berndt, Fraunhofer IFF, Magdeburg

100-Prozent-Geometrieprüfung – Entwurf, Dimensionierung und Simulation triangulationsbasierter Messverfahren – Werkzeuge für das Kalibrieren und Einmessen anwendungsspezifisch konfigurierter Systeme aus mehreren Sensoren und Sensorbewegungskomponenten – schnelle, taktgebundene und automatische Messdatenauswertung und Geometriemerkmalsbestimmung – frühzeitige Erkennung von Prozessabweichungen – Anwendungsbeispiele

Algorithmen und Software zur intelligenten Auswertung und Objekterkennung in der 3D-Messtechnik

Dr.-Ing. Ira Effenberger, Fraunhofer IPA, Stuttgart

CAD-gestütztes Messen und Auswerten – Prozesskette der Messdatenauswertung – automatisierte Verfahren zur Segmentierung und Auswertung der Messdaten – virtueller Zusammenbau – analytische und KI-basierte Verfahren zur automatischen Objekterkennung – Anwendungsbeispiele für Messdaten unterschiedlicher Sensoren

Hochdynamische 3D-Verfahren

Christoph Freitag, Fraunhofer IOF, Jena

Grundprinzipien hochdynamischer 3D-Messtechnik – robuste Multiapertur-3D-Messsysteme – Inline-3D-Messtechnik – GOBO-projektionsbasierte 3D-Sensoren

3D-Oberflächenmesstechnik mit Weißlichtinterferometrie

Andreas Bösl, Polytec GmbH, Waldbronn

Einführung – Mikro- und Makroskopische Weißlichtinterferometer – Typische Messaufgaben: Rauheit, Ebenheit, Stufenhöhe, Parallelität – Industrielle Anwendungsbeispiele

Digitale Holographie: Sub-Mikrometer-genaue 3D-Messung im Produktionstakt

Dr.-Ing. Tobias Seyler, Fraunhofer IPM, Freiburg

Inline-Messtechnik an technischen Oberflächen – flächige Messung – Sekundentakt – Holographie (Interferometrie) – Stitching – Messung größerer Bauteile – Anwendungsbeispiele: Elektronikfertigung, Zerspanung, Bipolarplatten

Inline 3D-Messtechnik für Qualitätsprüfung und Prozessregelung

Die modulare Technologie OptoInspect 3D ist die Basis für anwendungsspezifische Lösungen für eine maßlich geometrische Qualitätsprüfung sowie die Steuerung und Regelung von Prozessen. Zur Digitalisierung werden dabei Messmethoden auf Basis des Triangulationsprinzips in Form von Mehrsensoranordnungen genutzt. Die Systeme können in Maschinen oder Prozesse integriert werden und so auf direktem Wege geometrische Formen und Maße in der Fertigung prüfen. Damit wird eine objektive Qualitätskontrolle möglich, eventuelle Abweichungen werden frühzeitig erkannt und der Prozess kann unmittelbar geregelt werden.

Daneben wird ein 3D-LiDAR-Sensor vorgestellt. LiDAR-Sensoren kommen z. B. bei der Überwachung von Arbeitsräumen oder Werksgeländen zum Einsatz.

Weißlichtinterferometrie für die Qualitätskontrolle funktionaler Oberflächen

Die TopMap 3D-Oberflächenmessgeräte basieren auf dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie und eignen sich zur Messung z. B. technischer Oberflächen mit hoher Präzision. Berührungsfrei gemessen werden können Formparameter wie Stufenhöhe, Parallelität, Welligkeit sowie Rauheit und Mikrostrukturen. Die Geräte können im Forschungslabor, zur Qualitätskontrolle in der Fertigung und integriert in der Produktionslinie eingesetzt werden.

Schnelle Rundum-3D-Formvermessung »unkooperativer« Objekte

Bei vielen industriellen Fertigungsprozessen besteht die Notwendigkeit, die Oberflächenform optisch »unkooperativer« Objekte zu erfassen. Diese transparenten, spiegelnden oder tiefschwarzen Objekte sind mit konventioneller Sensorik schwierig bzw. gar nicht messbar. Das System goQUALITY3D arbeitet auf Basis eines neu entwickelten Verfahrens, bei dem Oberflächen über die abgestrahlte Wärme und nicht über das reflektierte Licht detektiert werden. Dies ermöglicht die schnelle Rundum-3D-Formmessung unkooperativer Objekte ohne Oberflächenbehandlung.

Mobile und voll automatisierte 3D-Messung von Objekten

Der mobile Scanner goSCOUT3D ermöglicht eine flexible 3D-Erfassung besonders auch von komplexen Objekten. Der Sensor wird dazu von Hand um ein zu messendes Objekt geführt und erstellt automatisch ein 3D-Modell (»digitaler Zwilling«), das hochaufgelöste Form-, Farb- und Texturinformationen enthält. Das auf dem Messprinzip der Photogrammetrie basierende System bietet einen voll automatisierten Messablauf, von der Bildaufnahme bis hin zur Generierung des kompletten Farb- bzw. texturierten 3D-Modells.